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1、一、火车转弯一、火车转弯第1页/共31页GFN第2页/共31页轮缘轮缘铁轨铁轨(轨距轨距)一、铁路的弯道一、铁路的弯道1、火车做匀速直线运动和匀速转弯、火车做匀速直线运动和匀速转弯运动状态是否相同？运动状态是否相同？第3页/共31页GFNF弹弹2、火车在转弯时，若内外轨是相平的，、火车在转弯时，若内外轨是相平的，铁轨如何对火车提供水平方向的向心力？铁轨如何对火车提供水平方向的向心力？a a：此时火车车轮受五个力：重力、支持力、外轨对轮缘的弹力，：此时火车车轮受五个力：重力、支持力、外轨对轮缘的弹力，牵引力，阻力。牵引力，阻力。b b：外轨对轮缘的水平弹力提供火车转弯的向心力。外轨对轮缘的水平弹
2、力提供火车转弯的向心力。外轨对轮缘的水平弹力提供火车转弯的向心力。外轨对轮缘的水平弹力提供火车转弯的向心力。第4页/共31页轮缘与外轨间的相互作用力太大，铁轨和车轮轮缘与外轨间的相互作用力太大，铁轨和车轮极易受损！极易受损！3、外轨对轮缘的水平弹力提供火车转、外轨对轮缘的水平弹力提供火车转弯的向心力，这种方法在实际中可取吗？弯的向心力，这种方法在实际中可取吗？为什么？为什么？例例例例1 1、火车速度为、火车速度为、火车速度为、火车速度为30m/s30m/s，弯道的半径，弯道的半径，弯道的半径，弯道的半径R=900mR=900m，火车的，火车的，火车的，火车的质量质量质量质量m=810m=810
3、5 5kgkg，转弯时轮缘对轨道侧向的弹力多大？，转弯时轮缘对轨道侧向的弹力多大？，转弯时轮缘对轨道侧向的弹力多大？，转弯时轮缘对轨道侧向的弹力多大？第5页/共31页让重力和支持力的合力提供向心力，来减少外轨让重力和支持力的合力提供向心力，来减少外轨对轮缘的挤压。对轮缘的挤压。FNGoF4、为了减轻铁轨的受损程度，你能提出一些、为了减轻铁轨的受损程度，你能提出一些可行的方案吗？可行的方案吗？第6页/共31页GFNF火车拐弯 第7页/共31页例例2、若火车质量为、若火车质量为m，转弯半径为，转弯半径为r，要求轨道对轮缘无挤压作用，此时轨道，要求轨道对轮缘无挤压作用，此时轨道倾角为倾角为，请问火车
4、的速度为多大？，请问火车的速度为多大？FNGF第8页/共31页当当v=v0时：时：当当vv0时：时：当当v 时，水不但不洒出来，反而会向上压桶底，时，水不但不洒出来，反而会向上压桶底，v越越大，水对桶底的压力大，水对桶底的压力FN越大。越大。v FN mg 第20页/共31页v R 只有支撑只有支撑的物体，在竖直面内做圆周运动，的物体，在竖直面内做圆周运动，物体过最高点而不脱离轨道的条件是：物体过最高点而不脱离轨道的条件是：物体过最高点时，速度小于物体过最高点时，速度小于 。否则，。否则，此后做平抛运动此后做平抛运动。F f mg FN 发生失重，且发生失重，且v v越大，越大，F FN N越
5、小越小 因为因为F FN N0 第21页/共31页当当地时时小车会脱离地面，成为人造小车会脱离地面，成为人造 地球卫星。因只受重力了，地球卫星。因只受重力了，a=ga=g，完全失重，驾驶员对，完全失重，驾驶员对 座椅无压力。座椅无压力。v 第22页/共31页2、既可支持又可提供拉力轻轻杆杆O O杆与绳不同，它既能产生拉力，也能产生压力杆与绳不同，它既能产生拉力，也能产生压力1 1、能过最高点的最小速度：、能过最高点的最小速度：2 2、杆不受力时球的速度：、杆不受力时球的速度：3 3、球在最高点的受力和速度的关系？、球在最高点的受力和速度的关系？V=0杆不受力（或杆对球无作用力）杆不受力（或杆对
6、球无作用力）杆对球有指向圆心的拉力杆对球有指向圆心的拉力杆对球有竖直向上的支持力杆对球有竖直向上的支持力R Ro o第23页/共31页三三.航天器中的失重现象航天器中的失重现象在绕地球做匀速圆周运动的宇宙飞船中的宇航员，除了地球引力外，还可能受到飞船座舱对他的支持力FN由由得得当当时时,座舱对他的支持力座舱对他的支持力FN=0,航天员处于完全失重状态航天员处于完全失重状态第24页/共31页四、离心运动四、离心运动A做圆周运动的物体，在所受合外力突然消失做圆周运动的物体，在所受合外力突然消失或不足以提供圆周运动所需向心力时，就做逐渐或不足以提供圆周运动所需向心力时，就做逐渐远离圆心的运动，这种运
7、动就叫离心运动。远离圆心的运动，这种运动就叫离心运动。返回返回返回返回第25页/共31页 物体做圆周运动要满足什么条件？物体做圆周运动要满足什么条件？当当F心合心合=Fn，做圆周运动，做圆周运动当当F心合心合=0 或或F心合心合 Fn，做向心，做向心(近心近心)运动运动做离心运动做离心运动第26页/共31页汽车转弯翻车汽车转弯翻车:第27页/共31页第28页/共31页3、用离心机把体温计的、用离心机把体温计的水银柱甩回玻璃泡内水银柱甩回玻璃泡内 当离心机转得比较慢时，缩当离心机转得比较慢时，缩口的阻力口的阻力 F F 足以提供所需的向心足以提供所需的向心力，缩口上方的水银柱做圆周运力，缩口上方
8、的水银柱做圆周运动。当离心机转得相当快时，阻动。当离心机转得相当快时，阻力力 F F 不足以提供所需的向心力，不足以提供所需的向心力，水银柱做离心运动而进入玻璃泡水银柱做离心运动而进入玻璃泡内。内。第29页/共31页制作制作“棉花棉花”糖的原理：糖的原理：内筒与洗衣机的脱内筒与洗衣机的脱水筒相似，里面加入白水筒相似，里面加入白砂糖，加热使糖熔化成砂糖，加热使糖熔化成糖汁。内筒高速旋转，糖汁。内筒高速旋转，黏稠的糖汁就做离心运黏稠的糖汁就做离心运动，从内筒壁的小孔飞动，从内筒壁的小孔飞散出去，成为丝状到达散出去，成为丝状到达温度较低的外筒，并迅温度较低的外筒，并迅速冷却凝固，变得纤细速冷却凝固，变得纤细雪白，像一团团棉花。雪白，像一团团棉花。第30页/共31页感谢您的观看！第31页/共31页